ПРОЕКТИРОВАНИЕ И РАСЧЁТ СИСТЕМЫ РЕССОРНОГО ПОДВЕШИВАНИЯ ЭЛЕКТРОВОЗА

3. ПРОЕКТИРОВАНИЕ И РАСЧЁТ СИСТЕМЫ РЕССОРНОГО ПОДВЕШИВАНИЯ ЭЛЕКТРОВОЗА

3.1 Определение минимально допустимой величины статического прогиба системы рессорного подвешивания и распределение его между ступенями

Минимально допустимую величину статического прогиба  принимаем по [2 стр. 25], для пассажирского электровоза при V_к=175 км/ч, . Принятую величину  необходимо распределить между центральным и буксовым подвешиванием. По рекомендации [2 стр. 25] минимально допустимая величина статического прогиба буксового подвешивания , а минимально допустимая величина статического прогиба центрального подвешивания .

3.2 Выбор конструкции центрального рессорного подвешивания

По [ 2, прил. 1] принимаем электровоз-аналог ЧС8, нагрузка на опору кузова 84 кН и .

 (3.1)

где P₂ - статическая нагрузка на опору кузова проектируемого электровоза.

 (3.2)

Полученная величина статического прогиба центрального подвешивания ≥  тогда условие выполняется

3.3 Проектирование и расчёт буксового рессорного подвешивания пассажирских электровозов

При опорно-рамном подвешивании тягового двигателя и тяговом приводе II класса неподрессоренная масса, приходящаяся на одну ось, состоит из массы колёсной пары и букс, массы зубчатого колеса с опорными подшипниками и части массы корпуса редуктора с шестерней:

M_н=M_кп+2·M_букс+4/5·M_тр+2/5·M_пм (3.3)

M_н=2.5+4/5·0.9+2/5·0.05=3.24 т

Величина нагрузки на пружину

P_п=0.5·(2П-9.8·M_н) (3.4)

P_п=0.5·(201-9.8·3.24)=84.624 т

Статическая нагрузка на пружину

 (3.5)

Исходные данные для расчёта цилиндрической однорядной пружины:

-  Общее число витков n=5;

-  Число рабочих витков n_р=3.5;

-  Диаметр прутка d=40·10^-3 м;

-  Средний диаметр пружины D=180·10^-3 м;

-  Высота пружины в свободном состоянии h_св=260·10^-3 м.

Коэффициент концентрации напряжений для пружины:

 (3.6)

Индекс пружины C=D/d=180/40=4,5.

Наибольшие касательные напряжения в пружине при действии статической нагрузки P:

 (3.7)

Коэффициент запаса статической прочности

 (3.8)

Так как 1.7<1.7178<2, то пружина достаточно прочна.

Статический прогиб пружины под нагрузкой

 (3.9)

Требование по величине прогиба 33,737 >25,6 мм выполняется.

Жёсткость пружины

 (3.10)

Максимальная (предельная) нагрузка на пружину

 (3.11)

А прогиб пружины под этой нагрузкой

 (3.12)

 

Прогиб пружины до полного соприкосновения витков

f_сж=h_св-(n_р+1)·d (3.13)

f_сж=260-(3.5+1)·40=80 мм

Коэффициент запаса прогиба

 (3.14)

Так как  и K_f>1.7 то согласно рекомендациям [1], выбранные геометрические параметры пружины обеспечивают её нормальную работу в системе буксового рессорного подвешивания.

Рассчитанная пружина обладает устойчивостью, так как